第三節(jié)

金屬的腐蝕與防護(hù)高二—人教版—化學(xué)選擇性必修1—第四章學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解金屬腐蝕帶來的危害，認(rèn)識防止金屬腐蝕的重要意義,樹立節(jié)約成本、保護(hù)資源的可持續(xù)發(fā)展觀念2．了解化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的含義，認(rèn)識鋼鐵析氫腐蝕和吸氧腐蝕發(fā)生的條件和原理，會書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式；3．知道常見的防止金屬腐蝕的方法，并能解釋其原理?！肚嗷ù伞贩轿纳姐~綠的主要成分是Cu2(OH)2CO3銹跡斑斑鐵銹的主要成分是Fe2O3·xH2O金屬腐蝕的危害金屬外形、色澤、機(jī)械性能發(fā)生變化影響機(jī)器、儀表、設(shè)備精度和靈敏度以致報(bào)廢橋梁建筑物強(qiáng)度降低而坍塌地下金屬管道泄漏輪船船體損壞金屬腐蝕還可能造成環(huán)境污染一、金屬腐蝕的危害及金屬防護(hù)的重要性因金屬腐蝕而造成的損失占到國內(nèi)生產(chǎn)總值的2%~4%。（互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)）（2021年我國國內(nèi)生產(chǎn)總值達(dá)114萬億元，廣州是2.8萬億元）。另據(jù)國外統(tǒng)計(jì)，金屬腐蝕的年損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過水災(zāi)、火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)和地震（平均值）損失的總和，在這里還不包括由于腐蝕導(dǎo)致的停工、減產(chǎn)和爆炸等造成的間接損失。因此，了解金屬腐蝕的原因，并采取有效措施防止金屬腐蝕具有重要意義。一、金屬腐蝕的危害及金屬防護(hù)的重要性是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。金屬陽離子失e-(氧化反應(yīng))（三）金屬腐蝕的類型化學(xué)腐蝕金屬原子（二）金屬腐蝕的本質(zhì)：（一）金屬腐蝕的概念：M–ne-→Mn+電化學(xué)腐蝕—直接反應(yīng)—原電池反應(yīng)，金屬作負(fù)極失電子被氧化。二、金屬腐蝕的原理三、金屬的電化學(xué)腐蝕鋼鐵在強(qiáng)酸性環(huán)境中易被腐蝕，在高溫下容易被氧化腐蝕。那么在常溫下、中性溶液或弱酸性溶液中能否被腐蝕？問題1：化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕哪個(gè)更普遍？【現(xiàn)象】導(dǎo)管內(nèi)水柱上升，鐵釘上生成鐵銹（紅色固體）。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

負(fù)極：Fe-2e-=Fe2+正極：O2+2H2O+4e-=4OH-

（正極周邊呈堿性）電池反應(yīng)：2Fe+

O2+2H2O

=2Fe(OH)2總結(jié)：金屬表面吸附的水膜呈中性或酸性很弱條件下，溶有一定量氧氣發(fā)生的電化腐蝕叫吸氧腐蝕。進(jìn)一步反應(yīng)：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O（紅褐色，鐵銹）+(3-x)H2O【分析】上述裝置，構(gòu)成鐵碳食鹽水原電池。結(jié)論：常溫下純鐵與水不直接反應(yīng)，與氧氣難反應(yīng)。但鋼鐵在弱酸性或中性潮濕條件下，也能發(fā)生電化學(xué)腐蝕。原因：鋼鐵是含碳合金，在弱酸性或中性潮濕條件下構(gòu)成原電池，鐵作負(fù)極被腐蝕。

正極：2H++2e-=H2↑負(fù)極：Fe-2e-=Fe2+電池反應(yīng)：Fe+2H+=Fe2++H2↑總結(jié)：金屬表面水膜溶解大氣中的酸性氣體，使水膜中含有一定量的H+，使溶液呈一定酸性發(fā)生的電化腐蝕叫析氫腐蝕問題思考：如果將鐵釘浸沒在一定酸性的電解質(zhì)溶液中電極反應(yīng)有變化嗎？鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較Fe2O3·nH2O（鐵銹）通常兩種腐蝕同時(shí)存在，但以后者更普遍。析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜呈一定的酸性。水膜呈中性或酸性很弱或堿性。電極反應(yīng)負(fù)極Fe(-)Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+正極C(+)2H++2e-=H2↑O2+2H2O+4e-=4OH-總反應(yīng):Fe+2H+=Fe2++H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3聯(lián)系析氫腐蝕和吸氧腐蝕都屬于電化學(xué)腐蝕實(shí)際上，金屬腐蝕過程中電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕往往同時(shí)發(fā)生，但絕大多數(shù)屬于電化學(xué)腐蝕，可見電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕更普遍。實(shí)驗(yàn)：在兩試管中加入同量的鋅粒、同濃度同體積的鹽酸后，向其中一支滴入2滴硫酸銅溶液。觀察放出氣體的快慢。問題2：化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕哪個(gè)更快？【分析】滴入硫酸銅的試管，鋅與硫酸銅發(fā)生反應(yīng)生成金屬銅，銅附在鋅表面，構(gòu)成銅鋅原電池，鋅為負(fù)極，加快鋅失電子的速率?！窘Y(jié)論】電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕更快。電化學(xué)腐蝕中，金屬做原電池的負(fù)極，加速電子轉(zhuǎn)移?，F(xiàn)象：滴入硫酸銅溶液的試管放出氣體更快。化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件現(xiàn)象本質(zhì)影響因素聯(lián)系金屬跟干燥氣體或非電解質(zhì)液體直接接觸不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生金屬被氧化較活潑金屬被氧化與接觸物質(zhì)的氧化性及溫度有關(guān)與電解質(zhì)溶液的酸堿性及金屬活性有關(guān)兩者往往同時(shí)發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更普遍化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的對比目的：防止金屬被氧化（防止金屬失電子）。依據(jù)：依據(jù)金屬腐蝕的化學(xué)反應(yīng)原理來確定金屬防護(hù)的方法。四、金屬的防護(hù)

電化學(xué)防護(hù)法——抑制金屬失電子應(yīng)用電化學(xué)原理（原電池，電解池）保護(hù)主體金屬不失電子，不被氧化，免受腐蝕。原電池“思維模型”：被保護(hù)金屬作正極，另一活動(dòng)性更強(qiáng)的金屬作負(fù)極。原電池思維模型（一）應(yīng)用原電池原理保護(hù)金屬四、金屬的防護(hù)---電化學(xué)防護(hù)法實(shí)驗(yàn)：如圖用鐵和鋅做電極，電解質(zhì)溶液是酸化的食鹽水。取其中溶液少量于試管中，滴入少量K3[Fe(CN)3]溶液，記錄現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)裝置電流表負(fù)極正極現(xiàn)象有關(guān)反應(yīng)——現(xiàn)象解釋指針偏轉(zhuǎn)

逐漸溶解

無氣泡；沒有藍(lán)色沉淀

O2+4e-+4H+=2H2O該裝置構(gòu)成了原電池，取鐵電極附近少量溶液于試管中，再滴加兩滴K3[Fe(CN)3]溶液，沒有藍(lán)色沉淀產(chǎn)生，這說明溶液中不存在Fe2+，證明鐵未被腐蝕而是受到了保護(hù)四、金屬的防護(hù)---電化學(xué)防護(hù)法實(shí)驗(yàn)：在兩培養(yǎng)皿中，分別放入鋅片包著的鐵釘和纏上銅絲的鐵釘，加入飽和食鹽水，滴入酚酞試液和K3[Fe(CN3)]溶液。

問題擴(kuò)展：鐵與鋅相連接，在飽和食鹽水中構(gòu)成原電池，鐵被保護(hù)。鐵釘在飽和食鹽水中，與銅連接結(jié)果如何？四、金屬的防護(hù)---電化學(xué)防護(hù)法培養(yǎng)皿實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象電極反應(yīng)式（a）靠近鋅皮處顏色無變化，靠近裸露在外的鐵釘處出現(xiàn)紅色負(fù)（陽）極：Zn-2e-=Zn2+正（陰）極：O2+2H2O+4e-=4OH-(b)靠近銅絲處出現(xiàn)紅色，靠近裸露在外的鐵釘處出現(xiàn)藍(lán)色負(fù)（陽）極：Fe-2e-=Fe2+正（陰）極：O2+2H2O+4e-=4OH-【小結(jié)】原電池原理保護(hù)法——犧牲陽極的陰極保護(hù)法：被保護(hù)金屬作原電池的正極（陰極），負(fù)極為比被保護(hù)金屬更活潑的金屬（陽極）。犧牲陽極的陰極保護(hù)法應(yīng)用實(shí)例：原理：應(yīng)用

原理，將被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備做

極，用惰性電極做輔助

極，在外加直流電作用下，電子被迫流向被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備，使鋼鐵表面的腐蝕電流降至零或接近等于零。（二）電解原理保護(hù)金屬——外加電流的陰極保護(hù)法陰陽電解池四、金屬的防護(hù)---電化學(xué)防護(hù)法金屬防護(hù)的其它方法：改變金屬材料的組成、覆蓋保護(hù)層。課后閱讀課本P108--P109詳細(xì)了解。四、金屬的防護(hù)被氧化防氧化金屬的腐蝕化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕金屬金屬的防護(hù)電化學(xué)防護(hù)犧牲陽極法外加電流法其它防護(hù)改變材料組成覆蓋保護(hù)層課堂總結(jié)結(jié)合本課學(xué)習(xí)，理解化學(xué)的責(zé)任：利用化學(xué)研究，探尋資源的保護(hù)方法，為構(gòu)建節(jié)約型社會作貢獻(xiàn)。謝謝觀看！第三節(jié)

金屬的腐蝕與防護(hù)答疑高二—人教版—化學(xué)選擇性必修1—第四章問題探究1在日常生活中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)鐵鍋的底部存在銹跡，而中上部位基本沒有。(1)“銹跡”的產(chǎn)生，你認(rèn)為是吸氧腐蝕還是析氫腐蝕？(2)推測“底部存在銹跡，而中上部位基本沒有”的原因？(3)你能用化學(xué)方程式解釋鐵銹(Fe2O3·xH2O)的形成過程嗎？問題探究1提示：(1)吸氧腐蝕，因?yàn)殍F鍋底部常常殘留氯化鈉溶液，中性環(huán)境下易發(fā)生吸氧腐蝕。(2)一般來說，中上部位較干燥，不易發(fā)生腐蝕或腐蝕較慢。(3)Fe－2e－

=

Fe2＋、O2＋4e－＋2H2O

=

4OH－、2Fe＋O2＋2H2O

=

2Fe(OH)2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O

=

4Fe(OH)3、2Fe(OH)3

=

Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O。常用的白鐵皮是在薄鋼板表面鍍上一層鋅，罐裝食品用的馬口鐵是在薄鋼板表面鍍上一層錫。若上述兩種鋼鐵制品的表面出現(xiàn)破損時(shí),請分析并說明白鐵皮、馬口鐵的腐蝕情況。問題探究2提示：白鐵皮是鍍鋅鐵，當(dāng)白鐵皮破損時(shí)，在潮濕環(huán)境中鋅鐵接觸構(gòu)成原電池，由于鋅更活潑，鋅作負(fù)極失去電子，被腐蝕，鐵作正極受到保護(hù)；

馬口鐵是鍍錫鐵，當(dāng)馬口鐵破損時(shí)，在潮濕環(huán)境中鐵錫接觸構(gòu)成原電池，由于鐵更活潑，鐵作負(fù)極失去電子，被腐蝕，錫作正極受到保護(hù)。

因此，馬口鐵破損后其中的鋼鐵更容易被腐蝕。問題探究2例題1．港珠澳大橋設(shè)計(jì)壽命為120年，對橋體鋼制構(gòu)件采用了多種防腐措施，下列防腐措施錯(cuò)誤的是()A.用導(dǎo)線與石墨相連B.用導(dǎo)線與電源負(fù)極相連C.鋼制構(gòu)件上焊接鋅塊D.表面噴涂分子涂層√例題2．金屬腐蝕的電化學(xué)原理可用如圖模擬。(1)請寫出有關(guān)電極反應(yīng)式。①鐵棒上：______________